王士勇
數(shù)學(xué)抽象是指通過對數(shù)量關(guān)系與空間形式的抽象,舍去事物的一切物理屬性,得到研究對象的素養(yǎng).主要包括從數(shù)量與數(shù)量關(guān)系、圖形與圖形關(guān)系中抽象出數(shù)學(xué)概念及概念之間的關(guān)系,從事物的具體背景中抽象出一般規(guī)律和結(jié)構(gòu),并用數(shù)學(xué)語言予以表征.可以說,數(shù)學(xué)抽象不僅是一種素養(yǎng),也是一種思維過程.接下來,筆者結(jié)合具體案例,運(yùn)用“三步抽象”(條件的抽象、問題的抽象和數(shù)學(xué)的表征)對學(xué)科間問題向數(shù)學(xué)問題的有效轉(zhuǎn)化進(jìn)行說明.
案例1瀝青中存在著一系列稠環(huán)芳烴,它們彼此雖然不是同系物,但其組成和結(jié)構(gòu)都是有規(guī)律變化的:
……
這一系列化合物中第n個化合物的分子通式可以表示為_____(用n表示).
條件的抽象:將一系列稠環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)簡式抽象成一一對應(yīng)的碳原子數(shù)的一列數(shù)和氫原子數(shù)的一列數(shù).
問題的表述:從兩列數(shù)中尋找出通式中碳原子數(shù)和氫原子數(shù)的規(guī)律性,即求通式抽象成求數(shù)列的通項公式.
數(shù)學(xué)的表征:求數(shù)列10,16,22,……和數(shù)列8,10,12,……的通項公式.
經(jīng)過三步抽象后,學(xué)生很容易求得碳原子數(shù)和氫原子數(shù)的通項公式分別為6n+4、2n+6,所以這一系列化合物中第n個化合物的分子通式為C6n+4H2n+6(n∈N).
案例2用絕緣細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球,豎直平面內(nèi)有場強(qiáng)為E、方向不定的勻強(qiáng)電場,且qE 條件的抽象:將重力抽象成長度為G的定線段AB.將電場力抽象成長度為F的線段BC,其中點(diǎn)C軌跡是以B為圓心,F(xiàn)為半徑的圓.將拉力T抽象成線段AC,其長度、與AB的夾角均不確定.